철(BCC, 격자 상수 0.2866 nm)의 원자 1개당 자기 모멘트를 2.22 µB로 한다. 모든 모멘트가 정렬된 0 K에서의 포화 자화 Ms에 가장 가까운 것은 무엇인가? 보어 마그네톤은 µB = 9.27×10⁻²⁴ A·m²로 한다.

정답: B. 약 1.7×10⁶ A/m

BCC의 단위정에는 원자가 2개 있으므로, 원자의 수밀도는 n = 2/a³ = 2/(0.2866×10⁻⁹ m)³ ≈ 8.50×10²⁸ m⁻³입니다. 포화 자화는 단위 부피당 자기 모멘트이므로 Ms = n × 2.22 µB = 8.50×10²⁸ × 2.22 × 9.27×10⁻²⁴ ≈ 1.7×10⁶ A/m가 됩니다. µ₀Ms로 환산하면 약 2.2 T로, 철의 포화 자속 밀도 값과 잘 맞습니다. 약 8.7×10⁵ A/m는 단위정의 원자를 1개로 센 값이고, 약 3.5×10⁶ A/m는 FCC와 같은 4개로 센 값입니다. 원자 1개당 모멘트가 정수가 되지 않는 것은 자성을 담당하는 3d 전자가 밴드를 이루고 있기 때문입니다.